Характеристика устойчивости перспективных образцов яровой мягкой пшеницы к листостебельным болезням

Листостебельные болезни (ржавчина и пятнистости) являются вредоносными для яровой пшеницы во всех зонах ее возделывания. Выращивание устойчивых сортов – экологически безопасный способ защиты. Целью исследований являлась комплексная оценка 44 перспективных образцов яровой мягкой пшеницы по устойчивости к листостебельным болезням и идентификация у них генов Lr и Sr. Изучаемый материал был получен из Казахстанско‑Сибирской сети улучшения яровой пшеницы (КАСИБ) в 2017 и 2018 гг. Полевые оценки устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине, септориозу и пиренофорозу проводили в Южном Казахстане на инфекционном участке НИИ проблем биологической безопасности. В лабораторных условиях оценили проростковую устойчивость образцов пшеницы к пиренофорозу, бурой и стеблевой ржавчине. С использованием фитопатологического теста и молекулярных маркеров проведена идентификация генов Lr и Sr. В результате полевой оценки отобраны две линии (Лют. KS 14/09‑2 и СПЧС 69), с высокоэффективной групповой устойчивостью к ржавчине и пятнистостям. С использованием молекулярных маркеров у линии Лют. KS14/09‑2 определены кластер генов Lr34/Sr57/Yr18/Pm38, ген Lr1, а также пшенично‑ржаная транслокация 1BL.1RS, несущая гены Lr26/Sr31/Yr9/Pm8. У линии СПЧС 69 выявлена транслокация от пырея с высокоэффективными генами устойчивости к стеблевой (Sr24) и бурой (Lr24) ржавчине и транслокация 1AL.1RS от ржи с комплексом эффективных генов устойчивости к грибным болезням и вредителям. Устойчивость к септориозу и пиренофорозу показали линии Лют. 393/05, Лют. 2028, Лют. 261, Лют. 1103, Лют. 22‑17, Лют. 37‑17, л 4‑10‑16, Степная 245, к бурой и стеблевой ржавчине – сорта ОмГАУ‑100, Элемент 22 и Силач. С использованием молекулярных маркеров выявлено умеренное разнообразие изученных образцов по генам устойчивости. У них выявлены гены Lr1, Lr9, Lr10, Lr19/Sr25, Lr24/Sr24, Lr26/Sr31/Yr9/Pm8, Lr34/Sr57/Yr18/Pm38, Lr37/Sr38/Yr17, встречающиеся по отдельности или в разных сочетаниях. Данный материал может быть рекомендован для использования в селекции пшеницы на устойчивость к болезням.

1. Беспалова Л.А., Романенко А.А., Колесников Ф.А. и др. Сорта пшеницы и тритикале. Краснодар, 2017. 168 с.

2. Chelkowski J, Golka L, Stepien L (2003) Application of STS markers for leaf rust resistance genes in near–isogenic lines of spring wheat cv. Thatcher. J. Appl. Genet. 44: 323–338.

3. Cherukuri DP, Gupta SK, Charpe A, Koul S, Prabhu KV, Singh RB, Haq Q (2005) Molecular mapping of Aegilops speltoides derived leaf rust resistance gene Lr28 in wheat. Euphytica 143: 19–26. DOI: 10.1007/s10681-005-1680-6

4. Dakouri A, McCallum BD, Radovanovic N, Cloutier S (2013) Molecular and phenotypic characterization of seedling and adult plant leaf rust resistance in a world wheat collection. Mol. Breeding 32: 663–677. DOI: 10.1007/s11032-013-9899-8.

5. Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов // Генетика. 1997. Т. 33. № 4.С. 443–450.

6. Гультяева Е.И, Косман Е., Дмитриев А.П., Баранова О.А. Структура популяций Puccinia triticina по вирулентности и ДНК-маркерам в Северо-Западном регионе РФ в 2007 году // Микология и фитопатология, 2011. Т. 45. № 1. С. 70–81.

7. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Шаманин В.П., Ахметова А.К., Тюнин В.А., Шрейдер Е.Р., Кашина И.В., Ерошенко Л.А., Середа Г.А., Моргунов А.И. Генетическая структура Российских и Казахстанских популяций возбудителя бурой ржавчины Puccinia triticina Erikss. по вирулентности и SSR-маркерам // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 1. С. 85–95. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.85rus

8. Gupta SK, Charpe A, Koul S, Prabhu KV, Haq QM (2005) Development and validation of molecular markers linked to an Aegilops umbellulata–derived leaf rust resistance gene, Lr9, for marker-assisted selection in bread wheat. Genome 48: 823–830. DOI: 10.1139/G05-051

9. Gupta SK, Charpe A, Prabhu KW, Haque OMR (2006) Identification and validation of molecular markers linked to the leaf rust resistance gene Lr19 in wheat. Theor. Appl. Genet. 113: 1027–1036. DOI: 10.1007/s00122-006-0362-7

10. Helguera M, Khan I A, Dubcovsky J (2000) Development of PCR markers for wheat leaf rust resistance gene Lr47. Theor. Appl. Genet. 101: 625–631. DOI: 10.1007/s001220051397

11. Helguera M, Khan IA, Kolmer J, Lijavetzky D, Zhong-qi L, Dubcovsky J (2003) PCR assays for the Lr37-Yr17-Sr38 cluster of rust resistance genes and their use to develop isogenic hard red spring wheat lines. Crop Science 43: 1839–1847. DOI: 10.2135/cropsci2003.1839

12. Койшыбаев М., Канафин Б.К., Федоренко Е.Н., Гоц А.Ю., Литовченко Ж.И. Источники устойчивости яровой мягкой пшеницы к видам ржавчины и септориоза в Северном Казахстане // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. Т. 12. № 66. С. 117–122. DOI: 10.23670/IRJ.2017.66.098

13. Lagudah ES, McFadden H, Singh RP, Huerta-Espino J, Bariana HS, Spielmeyer W (2006) Molecular genetic characterization of the Lr34/Yr18 slow rusting resistance gene region in wheat. Theor. Appl. Genet. 114: 21–30. DOI: 10.1007/s00122-006-0406-z

14. Lamari L, Bernier CC (1989) Evolution of wheat lines and cultivars to tan spot [Perynophora tritici-repentis] based on lesion type. Can. J. Plant Sc. i 11 (1): 49–56.

15. Mago R, Bariana HS, Dundas IS (2005) Development or PCR markers for the selection of wheat stem rust resistance genes Sr24 and Sr26 in diverse wheat germplasm. Theor. Appl. Genet. 111: 496– 504. DOI: 10.1007/s00122-005-2039-z

16. McIntosh RA, Wellings CR, Park RF (1995) Wheat rust: an atlas of resistance genes. CSIRO/Kluwer, Australia/Dordrecht. 205 p.

17. Мешкова Л.В, Россеева Л.П., Шрейдер Е.Р., Сидоров А.В. Вирулентность патотипов возбудителя бурой ржавчины пшеницы к TH LR 9 в регионах Сибири и Урала // Вторая Всероссийская конференция «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам». СПб.: ВИЗР, 2008. С. 70–73.

18. Михайлова Л.А, Мироненко Н.В., Коваленко Н.М. Желтая пятнистость пшеницы: методические указания по изучению популяций возбудителя желтой пятнистости Pyrenophora tritici-repentis и устойчивости сортов. СПб.: ВИЗР, 2012. 56 с.

19. Михайлова Л.А., Гультяева Е.И., Мироненко Н.В. Методы исследований структуры популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы // Сборник методических рекомендаций по защите растений. СПб.: ВИЗР, 1998. С. 105–126.

20. Мироненко Н.В., Коваленко Н.М., Баранова О.А. Характеристика географически отдаленных популяций Perenophora tritici-repentis по вирулентности и генам токсинообразования ToxA и ToxB // Вестник защиты растений. 2019. Т. 1. № 99. С. 24–29. DOI: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-24-29

21. Neu C, Stein N, Keller B (2002) Genetic mapping of the Lr20-Pm1 resistance locus reveals suppressed recombination on chromosome arm 7AL in hexaploid wheat. Genome 45: 737–744. DOI: 10.1139/g02-040

22. Pestsova E, Ganal MW, Röder MS (2000) Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat. Genome 43(4): 689–697. DOI: 10.1139/g00-042

23. Peterson RF, Campbell AB, Hannah AE (1948) A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Canad. J. Res. 26: 496–500.

24. Procunier JD, Townley-Smith TF, Fox S, Prashar S., Gray M., Kim W K., Czarnecki E. Dyck PL (1995) PCR-based RAPD/DGGE markers linked to leaf rust resistance genes Lr29 and Lr25 in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Genetics and Breeding 49: 87–92.

25. Qiu JW, Schürch AC, Yahiaoui N, Dong LL, Fan HJ, Zhang ZJ, Keller B, Ling HQ (2007) Physical mapping and identification of a candidate for the leaf rust resistance gene Lr1 of wheat. Theor. Appl. Genet. 115: 159–168. DOI: 10.1007/s00122-007-0551-z

26. Рсалиев Ш.С., Тилеубаева Ж.С., Рсалиев А.С., Агабаева А.Ч. Методы выявления ценных сортов зерновых культур среди интродуцированных селекционных материалов: методическая рекомендация. пгт. Гвардейский. Инв. № 828. 15 с.

27. Saari EE, Prescott JM (1975) A scale for appraising the foliar intensity of wheat diseases. Plant Dis. Rep. 59: 377–380.

28. Санин С.С. Эпифитотии болезней зерновых культур: теория и практика. Избранные труды. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии (ВНИИФ). 2012. С. 446–458.

29. Сколотнева Е.С., Букатич Е.Ю., Бойко Н.И., Пискарев В.В., Салина Е.А. Оценка пшеничного питомника-ловушки для расы стеблевой ржавчины UG99 в условиях лесостепи Приобья в 2017 году // Генофонд и селекция растений: материалы IV Международной научно-практической конференции. Новосибирск, 2018. С. 313–318.

30. Сибикеев С.Н., Крупнов В.А. Эволюция листовой ржавчины и защита от нее в Поволжье // Вестник Саратовского госуниверситета им. Вавилова. Спец. выпуск. 2007. С. 92–94.

31. Weng Y, Azhaguvel P, Devkota R.N, Rudd JC (2007) PCR based markers for detection of different sources of 1AL.1RS and 1BL.1RS wheat-rye translocations in wheat background. Plant Breed. 126: 482–486. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2007.01331.x

32. Wilcoxson RD, Skovmand B, Atif AH (1975) Evaluation of wheat cultivars for ability to retard development of stem rust. Annual Applied Biology 80(3): 275–281.